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# Informática # Criptografia e segurança # Computação distribuída, paralela e em cluster

Uma Nova Abordagem para a Privacidade de Dados em LLMs

Descubra como um novo sistema melhora a privacidade dos dados e a velocidade de processamento para LLMs.

Yifan Tan, Cheng Tan, Zeyu Mi, Haibo Chen

― 7 min ler


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Hoje em dia, todo mundo tá falando sobre modelos de linguagem grandes (LLMs). Esses modelos conseguem pegar texto, entender e gerar um novo texto em troca. Pense neles como chatbots superinteligentes que conseguem escrever histórias, responder perguntas e até ajudar em trabalhos escolares. Mas tem um porém: quando as empresas usam esses modelos na nuvem, podem rolar sérios problemas de segurança, especialmente quando a parada é dados sensíveis. Vamos detalhar isso.

Qual é o Problema?

Quando as empresas mandam seus dados pra nuvem, correm o risco de alguém que não deveria ver ter acesso a eles. Isso é ainda mais preocupante pra quem lida com informações privadas. Pra manter os dados seguros, algumas mentes brilhantes criaram um jeito de manter as coisas privadas enquanto usam serviços em nuvem. E é aí que entra a Computação Confidencial, que tem uns truques bem legais.

O Custo de Manter as Coisas Privadas

Infelizmente, enquanto a computação confidencial é boa pra proteger dados, ela pode deixar tudo mais lento, tipo muito lento. Imagine que você tá numa estrada, mas sempre que precisa passar por um pedágio, o trânsito para. É mais ou menos isso que acontece com os LLMs quando eles são enviados pra nuvem com proteção forte. A velocidade pode cair até 88%, o que é frustrante pra usuários e empresas.

Chegou o Herói: Um Novo Sistema

Pra resolver esse problema, foi desenvolvido um novo sistema que consegue manter as coisas privadas sem deixar tudo devagar. Esse sistema sobrepõe duas tarefas: proteger dados e fazer cálculos. Isso significa que uma coisa pode acontecer enquanto a outra ainda tá rolando, como quando você escuta música enquanto trabalha. O objetivo é esconder a lentidão causada pela criptografia, fazendo tudo fluir de boa.

Prevendo o que Precisa de Proteção

Um dos maiores desafios desse novo sistema é saber quais dados precisam ser protegidos e quando. É como tentar adivinhar o que alguém vai pedir num restaurante antes mesmo de olhar o cardápio! A solução? Observando como os LLMs costumam trabalhar, o sistema consegue prever quais dados precisam de proteção antes mesmo de serem solicitados.

Mantendo os Custos Baixos

O novo sistema não apenas faz previsões; ele também tem um plano B pra quando as coisas dão errado. Se o sistema errar ao adivinhar quais dados precisam de proteção, ele já tá preparado com uma forma de consertar a situação que não custa muito. Isso ajuda a manter as coisas em movimento e garante que o processo continue eficiente.

Testando as Águas

Testes mostraram que esse novo sistema adiciona apenas um pequeno tempo-cerca de 19,6%-ao serviço total, que é uma melhora considerável comparado a sistemas sem esse tipo de proteção. É como ter uma segunda porção de sobremesa que não pesa no estômago!

A Necessidade Crescente por LLMs

À medida que as empresas buscam adotar LLMs pra várias tarefas, as apostas estão cada vez mais altas. Esses modelos tão se tornando mais comuns na operação das empresas. Mas como eles dependem de unidades de processamento gráfico (GPUs) poderosas, que podem custar caro, muitas empresas estão usando serviços em nuvem pra acessá-las.

O Problema com os Serviços em Nuvem

Os serviços em nuvem são legais porque conseguem lidar com muita informação e não exigem que as empresas gastem fortuna em hardware. No entanto, também podem apresentar riscos. Se hackers conseguirem acessar a nuvem, eles podem ver modelos e solicitações dos usuários, expondo dados sensíveis. Isso não é bom!

O Papel da Computação Confidencial

Pra combater esses riscos, a computação confidencial ajuda trancando os dados em um ambiente seguro. Isso significa que o acesso externo é negado e apenas softwares confiáveis têm permissão. Pense nisso como guardar seus valores numa caixa forte que só você pode abrir. A tecnologia é como um super-herói dos dados, fornecendo proteção extra.

GPUs Entram na Luta

Enquanto a computação confidencial pode ajudar a proteger dados, usá-la com LLMs pode deixar tudo mais devagar. Isso porque checagens de segurança mais rigorosas geralmente envolvem muito trabalho nos bastidores. Por exemplo, quando um modelo como o OPT-30B é usado com essas proteções, ele pode sofrer uma queda significativa de desempenho. Mas com o novo sistema em funcionamento, ele consegue manter o desempenho alto enquanto ainda garante que tudo esteja seguro.

A Mecânica de Manter as Coisas Privadas

O novo sistema usa algo chamado criptografia em pipeline especulativa. Esse termo complicado significa que ele consegue sobrepor os passos de proteger e processar dados, assim como você pode fazer várias coisas ao mesmo tempo na sua vida cotidiana.

A Necessidade de Velocidade

Resumindo, o objetivo é trazer a criptografia pra um segundo plano, pra que ela não atrapalhe os processos principais. O lado bom? Isso torna o sistema mais eficiente!

Os Desafios de Prever

Prever quais dados serão necessários não é tarefa fácil. Requer entender como os LLMs funcionam e o que eles costumam solicitar. Por sorte, analisando padrões passados, o sistema pode aprender a fazer previsões melhores sobre as solicitações futuras.

Como Lidar com Erros

Mas, erros podem acontecer. Se a previsão não for boa, o sistema tá preparado pra lidar com essas falhas de forma tranquila. Isso envolve conferir os dados antes de mandá-los pra GPU e ter um plano pra quando as coisas não saem como esperado.

Um Olhar Mais Próximo no Processo

O sistema é composto por diferentes partes que trabalham juntas. A primeira parte é o Previsor, que faz palpites informados sobre quais dados serão necessários. Depois vem o validador, que checa pra garantir que tudo esteja certo antes de sair. Por fim, tem um manipulador de erros pra arrumar o que deu errado!

Como o Novo Sistema se Destaca

Ao criar uma separação clara entre processamento de dados e criptografia, esse novo sistema permite que tudo funcione mais rápido. Ele não apenas equilibra velocidade e segurança, mas garante que ambos operem em harmonia.

Uma Competição Amigável de Sistemas

Esse novo serviço foi testado contra outros que não têm computação confidencial. O desempenho do novo sistema mostrou melhorias impressionantes, com manuseio de dados mais rápido e menos tempo perdido no geral.

Prepare-se para o Futuro

À medida que as empresas buscam implementar cada vez mais LLMs, a necessidade de processamento eficiente e seguro será crucial. A tendência mostra que o futuro tá nas mãos de sistemas inteligentes que conseguem prever o que é necessário enquanto mantêm tudo seguro. Essa inovação vai tornar os LLMs ainda mais fáceis de usar, beneficiando todo mundo no longo prazo.

Considerações Finais

Com esse novo sistema, o mundo dos LLMs tá abrindo caminho pra um futuro mais seguro e eficiente. Ninguém quer lidar com problemas de segurança que atrapalham o progresso, então com essas melhorias, é só questão de tempo até que os LLMs se tornem uma ferramenta padrão em várias empresas, aumentando a produtividade enquanto mantêm informações sensíveis seguras.

Abraçando a Tecnologia Inteligente

Em resumo, a combinação de uma abordagem simples, previsões sólidas e baixos custos tornam esse sistema um avanço promissor no campo dos LLMs e da computação confidencial. Então, apertem os cintos e se preparem pra uma jornada rumo a um futuro digital mais seguro!

Fonte original

Título: PipeLLM: Fast and Confidential Large Language Model Services with Speculative Pipelined Encryption

Resumo: Confidential computing on GPUs, like NVIDIA H100, mitigates the security risks of outsourced Large Language Models (LLMs) by implementing strong isolation and data encryption. Nonetheless, this encryption incurs a significant performance overhead, reaching up to 52.8 percent and 88.2 percent throughput drop when serving OPT-30B and OPT-66B, respectively. To address this challenge, we introduce PipeLLM, a user-transparent runtime system. PipeLLM removes the overhead by overlapping the encryption and GPU computation through pipelining - an idea inspired by the CPU instruction pipelining - thereby effectively concealing the latency increase caused by encryption. The primary technical challenge is that, unlike CPUs, the encryption module lacks prior knowledge of the specific data needing encryption until it is requested by the GPUs. To this end, we propose speculative pipelined encryption to predict the data requiring encryption by analyzing the serving patterns of LLMs. Further, we have developed an efficient, low-cost pipeline relinquishing approach for instances of incorrect predictions. Our experiments on NVIDIA H100 GPU show that compared with vanilla systems without confidential computing (e.g., vLLM, PEFT, and FlexGen), PipeLLM incurs modest overhead (less than 19.6 percent in throughput) across various LLM sizes, from 13B to 175B.

Autores: Yifan Tan, Cheng Tan, Zeyu Mi, Haibo Chen

Última atualização: 2024-11-04 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.03357

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.03357

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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